TW201521864A - 用於結構性塡料之塡料層 - Google Patents

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Abstract

一種用於結構性填料(20)之填料層，其中該填料層(1)包括複數個結構元件(2)且該等結構元件(2)被設計及配置成使得其等形成第一精細結構(3)，且其中相鄰的結構元件(2)具有第一間距(a)，其中該填料層(1)包括複數個凹陷(4)，該等凹陷被設計及配置成使得其等形成第二精細結構(5)，且其中相鄰凹陷(4)具有第二間距(b)。依照本發明，該結構元件(2)及該凹陷(4)被設計成為無開孔式。

Description

用於結構性填料之填料層
本發明係關於依照申請專利範圍獨立項1之前序的用於結構性填料之填料層。
用於結構性填料之填料層在商業實施例中係具有以結構性填料彼此背向配置之複數個填料層之箔片狀、摺疊材料。填料層之捲曲型樣在這方面具有相對於蒸餾塔軸線成傾斜之流動通道。這些傾斜流動通道會影響在結構性填料中氣態及液態的流動，即氣態及液態在結構性填料之流動通道中形成接觸，因而促進相態之間的質量傳遞。相鄰層之傾斜係朝相反方向而使得產生一相交通道結構。
為了增加結構性填料之填料層的效能(例如分離效能)，通常係增加填料層或結構性填料之表面。尤其一凹溝及/或一穿孔可對填料層產生效能的改善方法。依照本說明書的主張，該凹溝充當在表面上方之液體之較佳分佈而開孔或穿孔適合使液體從填料層之一側通過至另一側。由於箔片狀材料之處理，例如開孔通常係被衝出；然而這 會產生大量材料的損失。液體之較佳分佈且因而填料層具有較佳的潤濕性可允許較好的利用既有的用於質量傳遞之幾何表面。在結構性填料中，通常可因為最佳化結構性填料之每邊緣長度之滲透密度而達到改善，即儘可能使該比率越大以潤濕既有的表面。
包括一箔片狀材料之填料層被描述在US4,296,050中。該填料層包括一凹槽作為第一精細結構、一穿孔作為第二精細結構及一摺疊外觀(例如鰭片)作為捲曲型樣。此外，該填料層被對準而使該摺疊外觀係以朝向蒸餾塔軸線之角度被對準。
EP0190435 A1描述一薄的、箔片狀材料之填料層，該箔片狀材料之表面係藉由衝壓而結構化。在這方面，第一精細結構之高起部分或凹部之高度係大於箔片狀材料之厚度。第一精細結構被形成為貫通的、相交通道，其在箔片狀材料之正面上及背面上係相同的。形成通道之第一精細結構之高起部分或凹部可以具有不同形狀；其可以例如被塑形成角錐、截角椎、圓錐、斜截錐或作為部分球體。
結構性填料具有填料層，該填料層被配置成垂直且具有一捲曲型樣，而且其具有在DE2601890 A1中所揭示之以橫向於蒸餾塔軸線之隔開的方式所配置之開孔之直立列。填料層在這方面係配置在蒸餾塔中，使得該填料層係平行於蒸餾塔軸線配置。捲曲型樣係相對於蒸餾塔軸線傾斜，而相鄰的填料層被配置而使得其捲曲型樣相交。在填料層成平面狀態(即沒有捲曲型樣)的情況下，彼此上下 設置之相鄰開孔列之開孔係互相偏移，使得設置在最頂部開孔列之兩個各自開孔之間的下降路徑被入射在設置在其下方之開孔之開孔上。
一有序的蒸餾塔填料在EP1145761 B1中被描述，其包括一箔片狀材料之填料層、一第一精細結構及一第二精細結構及一捲曲型樣。填料層在一替代配置中係以凹狀及凸狀結構元件被分段或衝壓，且具有第二精細結構，該第二精細結構包括以有規律形式被配置的小孔且其例如藉由一塑膠塑形而產生。在此方面，一平均間距a係存在於相鄰凹狀或凸狀結構元件之中心之間，且一平均間距b係存在於相鄰小孔之中心之間，而該平均間距b係小於平均間距a。
在EP1145761 B1中被描述之用於生產填料層之小孔之塑膠塑形例如藉由縱切或衝壓所發生，使得小孔之生產係非常複雜及/或昂貴。此外，所使用之箔片狀材料係一延展金屬，其處理係非常複雜的且非常需要成本的。
因此，本發明之目的係提出一填料層，該填料層之生產係不昂貴的。
此目的可由具有如申請專利範圍第1項之特徵之填料層之用途(亦即用於結構性填料之填料層)來達成，其中包括複數個結構元件及結構元件之填料層被設計及配置成使得其形成第一精細結構，其中相鄰結構元件具有一第一 間距，其中包括複數個凹陷之填料層被設計及配置成使得其形成第二精細結構，其中相鄰凹陷具有第二間距，其中結構元件及凹陷被設計成為無開孔式。
較佳地，第一精細結構及第二精細結構係位在相同位置。
隨附申請專利範圍係關於本發明之特定有利的實施例。填料層及由其形成之結構性填料及蒸餾塔之有利的實施例係隨附申請專利範圍之標的物。
本發明係關於用於結構性填料之填料層，其中填料層包括複數個結構元件，且結構元件被設計及配置成使得其形成第一精細結構且其中相鄰結構元件具有第一間距。此外，填料層包括複數個被設計及配置之凹陷，使得其形成第二精細結構，而且其中相鄰凹陷具有一第二間距。依照本發明，該結構元件及該凹陷被設計成為無開孔式。
有利的係，依照本發明之具有無開孔式結構元件及凹陷之填料層不會有任何衝壓損失並且具有大大約10%的傳遞表面。在具有無開孔式結構元件及凹陷(即具有無開孔式第一精細結構及第二精細結構)之填料層處之測量會產生有利的結果係，其具有相同的分離能力(效率)與相同的壓力損失作為具有結構元件及開孔之填料層。從比較得到驚訝的結論係，無開孔式結構元件及凹陷作為取代穿孔造成的效率係至少像具有開孔之填料層一樣好(儘管穿孔之替代功能已不存在)，即沒有液體通過箔片狀材料的可能也沒有提高氣體交換。因此，依照本發明之解決方案， 無開孔式結構元件及凹陷之組合優點係沒有衝壓損失，因此填料層可以更便宜地製造。
包括複數個被設計及配置之結構元件之填料層使得其形成第一精細結構。填料層可以係一箔片狀材料(例如金屬薄片或箔片)且材料可以例如係金屬或金屬合金、不銹鋼、陶瓷材料或塑膠。箔片狀材料有利地包括金屬合金。箔片狀材料之厚度可以在例如0.05及0.5mm的範圍之間，特別係0.1及0.3mm之間。
第一精細結構可以係藉由結構元件所形成之一精細尺度的基本結構或一精細尺度的凹槽。因此第一精細結構應被理解為藉由粗糙化填料層之表面(例如藉由切槽或衝壓結構元件)之精細尺度的基本結構或精細尺度的凹槽。
結構元件可以例如藉由衝壓箔片狀材料而形成。結構元件在此方面可以具有凸狀或凹狀幾何形狀。結構元件可以較佳地被塑形成角錐、截角椎、圓錐、斜截錐或作為部分球體，而相鄰結構元件之頂端或峰較佳地形成高起部分或在面向相反方向之箔片狀材料中形成凹部。然而，結構元件亦可僅在箔片狀材料之一方向上形成高起部分或凹部。結構元件之高起部分或凹部在此方面可以規律或不規律的方式來替代；尤其五個結構元件可以被配置成一W形狀。一W形狀在此方面應被理解使得結構元件在W之所有拐角處被配置。
由於高起部分或凹部結構元件可以被組構成通道，而且可以例如具有相對於蒸餾塔軸線對稱地配置之相交通 道。在這方面，結構元件之高度(即高起部分之高度或凹部之深度)可以係例如大於箔片厚度。由結構元件所形成之第一精細結構在正面及背面上可以係相同的。在箔片狀材料之一側上形成作為凹部之結構元件在此方面可以例如相對於在相對置地設置的側邊上之高起部分。其進一步有利的係可選擇結構元件之一縱向尺寸，使得其落在例如0.5及5mm之間，且可分別選擇大致上落在0.1及2mm之間的結構元件之深度或高度(即高起部分或凹部)。在此方面之長度尺寸應理解成有結構元件之幾何形狀或平行於填料層之交換表面之凹陷特徵之參數，例如具有圓形圓周之直徑、具有正方形周長之一側長度或具有凹溝形狀或鰭片形狀之凹溝或鰭片之波長或寬度。
然而，結構元件亦可被設計成凹溝或鰭片，而第一精細結構因此可以被設計成精細凹槽。該精細凹槽可以包括齒狀或波浪狀剖面或凹溝之衝壓或鰭片。具有凹溝或鰭片作為結構元件之第一精細結構可以例如被組構成具有包含10至80度之角度、具有0.5至5mm之波長或寬度且分別具有0.1至2mm之深度或高度。第一精細結構亦可經組構成貫通的、相交的凹溝或鰭片。凹溝或鰭片可以對稱於蒸餾塔軸線z被形成並且可以包含蒸餾塔軸線之0至90度的角度。第一精細結構(即結構元件)不論其是否係例如高起部分、凹部或凹溝，其提供無殘留之流體擴散之精細尺寸，尤其係既有的液體薄膜之進一步擴散。
此外，填料層包括複數個被設計及配置之凹陷，使得 其形成第二精細結構，而且其中相鄰凹陷具有一第二間距。第二精細結構可以係由凹陷所形成之一粗糙尺寸之重疊結構或一粗糙尺寸之凹槽。第二精細結構因此應被理解為藉由使填料層之表面粗糙(例如藉由衝壓凹陷)而產生之一粗糙尺寸重疊結構或一粗糙尺寸凹槽。
該凹陷可以例如藉由衝壓填料層之箔片狀材料而形成。凹陷在此方面可以具有凸狀或凹狀幾何形狀。凹陷可以較佳地被塑形成角錐、截角椎、圓錐、斜截錐或作為部分球體，而相鄰凹陷之頂端或峰較佳地形成高起部分或在面向相反方向之箔片狀材料中形成凹部。然而，凹陷亦可僅在箔片狀材料之一方向上形成高起部分或凹部。凹陷尤其亦可以被衝壓成環形凹陷，其中一內環可以包括例如結構元件之變化形式或沒有結構元件，較佳地係結構元件。然而，一區域可以同樣地沒有第二精細結構而存在(即在填料層上沒有凹陷)，其中第一精細結構之區域仍係至少部分可辨識的及有作用的，反之亦然。
凹陷之高起部分或凹部在此方面可以規律或不規律的方式來替代；尤其五個凹陷可以被配置成一W形狀。凹陷之高度(即高起部分之高度或凹部之深度)可以係例如大於箔片厚度。由凹陷所形成之第二精細結構在正面及背面上可以係相同的。在箔片狀材料之一側上形成作為凹部之凹陷在此方面可以例如相對於在相對置地設置的側邊上之高起部分。凹陷可以例如具有2至8mm的縱向尺寸及0.5至4mm(較佳地係1至3mm)之高度/深度。
凹陷同樣地可以被設計成凹溝或鰭片，而且第二精細結構可以因此被設計成一粗糙凹槽。該粗糙凹槽可以包括齒狀或波浪狀剖面或凹溝之衝壓或鰭片。具有凹溝或鰭片作為凹陷之第二精細結構可以例如被組構成具有包含10至80度角度、具有2至8mm之波長或寬度且分別具有0.5至3mm之深度或高度。第二精細結構亦可以可例如對稱於蒸餾塔軸線z所形成之凹溝之形式而形成貫穿的相交凹陷。凹溝可以與蒸餾塔軸線z包含0至90度之角度。第二精細結構(即結構元件)有利地提供流體擴散之第一且粗糙尺寸。
第一精細結構(即結構元件)在此方面有利地充當小流道之劃分且進一步用於液體薄膜之擴散，而第二精細結構(凹陷)充當粗糙流動結構之劃分(例如在凹陷處較大的小流道或較薄的薄膜被劃分成兩個)，例如使得小流道升起。
直接地調整具有第一間距之結構元件，而第一間距具有根據結構元件之幾何形狀所定義。第一間距可以係直接地相鄰結構元件之基底表面或基底線之幾何重心之間的平均間距。結構元件可以例如具有凸狀或凹狀幾何形狀(即其可以被形成為高起部分或凹部)，使得例如第一間距應被理解為直接相鄰高起部分或凹部之基底表面之幾何重心之間的平均間距。若結構元件被組構成凹溝或鰭片，則第一間距可以例如被理解成齒狀或波浪狀凹溝或鰭片(即齒狀或波浪狀高起部分或凹部)之一半波長。波長在此方面 可以被定義成兩個直接相鄰齒狀或波浪狀高起部分或凹部之間距。作為第一間距之半波長事實是由於對應於齒狀或波浪狀高起部分或凹部之基底線之中心之幾何重心，及第一間距因此對應於直接相鄰齒狀或波浪狀高起部分及接著對應於半波長之凹部之幾何重心之平均間距。相同定義適用於直接相鄰凹陷之第二間距的計算。第二間距因此可以被理解為係直接相鄰凹陷之基底表面或基底線之幾何重心之間的平均間距。例示性程序可以同樣地改變具有不同幾何之第二間距的計算。
第一及第二精細結構經由結構化而被應用於箔片狀材料，而結構化較佳地被理解為箔片狀材料之衝壓。在此程序中升起之結構元件或凹陷係較佳地大於箔片狀材料之厚度。此外，第一精細結構可以被組構成第二精細結構之一部分，即結構元件可以例如被衝壓至凹陷之表面上。在第一及第二精細結構之間之另一個顯著差異在此方面係在第一間距及第二間距之間的比率。第一間距及第二間距係不同的；第二間距係較佳地大於第一間距且第二間距尤其係較佳地至少兩倍的第一間距之尺寸。包括複數個結構元件或複數個凹陷之第一及第二精細結構中之箔片狀材料之此結構之優點係，在箔片狀材料之表面上方提升流體之擴散及分佈。流體在此方面被理解為至少兩個流體相，而例如一流體態能夠係液體或氣體。然而，第一及第二精細結構在填料層之表面上方作為薄膜時大致上會影響液體之擴散。
在一所述實施例之一者中結構元件或凹陷之衝壓，材料係有利地被保持作為用於質量傳遞之額外表面。結構元件或凹陷之凹部在此方面可不同於高起部分。當高起部分劃分流體時，流體收集於凹部中。結構元件或凹陷之相應的調整亦促進流體之劃分或在此處流體之收集；例如在箔片狀材料之區域中之高起部分或凹部可以不同地被衝壓，尤其可以比箔片狀材料之另一區域或多或少顯著地衝壓。第一精細結構尤其可以被組構成第一W形狀而且第二精細結構可以被組構成第二W形狀，而第一W形狀比起第二W形狀能夠具有空間上不同的對準；例如，第一W形狀可以相對於第二W形狀旋轉或移動。第一及第二精細結構除此之外可以根據應用而具有不同尺寸大小、方向或形狀。有利的係，第二精細結構將流體劃分成大結構及在大區域上方將其顯著地橫向劃分，而第一精細結構以精細尺寸方式使流體擴散且理想上可局部地濕潤箔片狀材料。
包括第一及第二精細結構之箔片狀材料之填料層可以例如被對摺以形成結構性填料，尤其係一相交通道填料或一相似結構性包裝。結構性包裝可以具有蒸餾塔，其中在兩個流體相之間採用質量傳遞及熱傳遞。流體相可以例如係液態及氣態，但亦可以係兩個液體相。例如，若一種流體態係存在作為流動液體且一種流體態係存在於作為蒸氣相或氣態，在結構性填料上方引導該流動液體作為滴流薄膜，且蒸氣相及氣態在反方向上流動。由結構性填料提供之表面必須均勻地藉由在用於最大組構傳遞程序之所有點 處之液態所覆蓋。
結構元件(尤其係第一精細結構)及凹陷(尤其係第二精細結構)被設計成無開孔式。應理解無開孔式使得箔片狀材料之結構藉由衝壓而採用，且例如結構元件或凹陷不是例如藉由鑽孔或衝壓產生之開孔(尤其係圓形開孔)。亦被理解設計成無開孔式使得例如小裂縫仍可以藉由在箔片狀材料中衝壓而升起，其升起係由於製造上技術限制且不會刻意地製造。然而，衝壓結構元件及凹陷較佳地不具有任何開孔。
依照本發明之填料層之某些優點係，結構元件(尤其係第一精細結構)及凹陷(尤其係第二精細結構)可以藉由一單一機器被製造成無開孔式並且使用小衝壓油且同時造成較少製造成本及較小材料損失。
在本發明之實施例中，第一間距係不同於第二間距，第二間距係較佳地大於第一間距，第二間距尤其較佳地係第一間距之尺寸的至少兩倍。有利地係，不同間距提供結構元件及凹陷之不同分佈，且允許流體之較佳分佈以及用於質量傳遞之既有的幾何表面之較佳利用。
在本發明之實施例中，填料層被設計成無開孔式。無開孔式在此亦被理解使得箔片狀材料不會包括任何被製造(例如藉由鑽孔或衝壓)開孔，且例如藉由衝壓而採用箔片狀材料。亦被理解設計成無開孔式使得例如小裂縫仍可以藉由在箔片狀材料中衝壓而升起，其升起係由於製造上技術限制且不會刻意地製造。然而，衝壓結構元件及凹陷 較佳地不具有任何開孔。衝壓損失因此可以進一步有利地減少。
在本發明之實施例中，第一精細結構之結構元件沿著第一平行曲線群組被配置且第二精細結構之凹陷沿著第二平行曲線群組被配置，而第一曲線群組及第二曲線群組在相對於彼此之旋轉角度處被配置。第一及第二平行曲線群組可以係平行於直線，但亦可以藉由結構元件或凹陷之更複雜的配置(例如作為曲線或以W形狀)而形成。旋轉角度(當第一及第二曲線群組係直線)例如意謂包括直線之第一及第二主軸線之角度λ。而彎曲曲線、第一及第二主軸線對應於在第一及第二平行曲線群組之交叉點處之切線。
然而，其亦可行的係，第一精細結構之結構元件沿著第一及第三平行曲線群組配置，而且第二精細結構之凹陷沿著第二及第四平行曲線群組配置。第一曲線群組在此方面形成第一精細結構之第一主軸線且第二曲線群組在此方面形成第二精細結構之第二主軸線。第三曲線群組在此方面形成第一精細結構之第一副軸線且第四曲線群組在此方面形成第二精細結構之第二副軸線。若曲線群組係直線(例如四個角度造成兩個各自曲線群組)，則其兩個相對置設置之角度所呈的角度之各者係全等的。對應於較小夾角之角度α係夾在第一主軸線及第一副軸線之間。較大角度(亦稱為第二角度)接著由180°-α的差而產生。對應於較小夾角之角度β且係夾在一類似方式導致之第二主軸 線及第二副軸線之間。較大角度接著由180°-β的差而產生。對應於旋轉角度λ之交叉角度λ(一角度夾在第一及第二主軸線之間)，其同時對應於第一及第二精細結構之旋轉角度λ。第一主軸線及第一副軸線以及第二主軸線及第二副軸線之測量可以如在此方面所需而交換。所需的程序亦可被轉換至具有多於兩個各自曲線群組之第一及第二精細結構。旋轉角度λ落在0至90度之範圍中，較佳地係在20至70度之範圍中。角度α及β可以落在10至90度之範圍中，較佳地係在30至90度之範圍中。
在一特定較佳實施例中，第一及第二曲線群組亦可在比喻得意義上被認為係第一及第二週期點狀網格，其中第一週期點狀網格之一點藉由第一主軸線及第一副軸線之間的第一交叉點所定義，且第二週期點狀網格之一點藉由第二主軸線及第二副軸線之間的第二交叉點所定義。在此方面，第一交叉點(即第一週期點狀網格之一點)對應於結構元件，且第二交叉點(即第二週期點狀網格之一點)對應於凹陷。在此方面，可以形成例如用於結構元件及凹陷之W形狀。可以由第一或第二週期點狀網格之四個各自直接相鄰的點所形成之第一基本單元及第二基本單元可以被組構成多邊形(例如正方形、長方形、平行四邊形或不規則四邊形)。由於第一及第二基本單元相對於彼此之旋轉，因此產生在第一及第二精細結構之間之旋轉角度φ。在此方面，角度φ對應於旋轉角度λ。一平移係由於第一及第二基本單元相對於彼此之兩個直接相鄰的點之偏移所 引起。因此，當沒有旋轉且第一及第二基本單元之所有側邊未重合或第一及第二基本單元之側邊並非彼此成整數倍或重合時，將不會有第一及第二精細結構之平移。然而，第一或第二週期點狀網格僅可以局部週期性的；例如填料層之一部分區域亦可以具有至少一個另外的點狀網格，其公認地使用相同結構元件或凹陷，但具有基本單元之不同間距或不同形狀。
第一及第二精細結構之配置之所述態樣及實施例之一個優點係一高分離效率。對應於旋轉角度λ之角度φ係落在0至180度之範圍中，較佳地係0至90度之範圍中，尤其較佳地係20至70度之範圍中。
在本發明之一實施例中，第二間距係該等凹陷之一者之縱向尺寸的至少兩倍大小。縱向尺寸在此方面應被理解為根據凹陷之幾何形狀作為用於幾何形狀之特徵測量，例如用於球狀凹陷(在凹陷之最大值之一半處之直徑或整個寬度(即係在凹陷最高及最低點之間之一半位準處之寬度))或用於錐形凹陷(凹陷之基底表面之最大寬度)。凹陷之縱向尺寸可以延伸超過相鄰結構元件使得例如結構元件可以被形成在凹陷之表面上。凹陷之高度尤其係大於結構元件之高度。凹陷有利地具有粗糙結構之尺寸(例如小流道之高度)，因此有較佳的粗糙流動結構之分佈。
在本發明之實施例中，結構元件被組構為凹狀結構元件或被組構為凸狀結構元件，或凹陷被組構為凹狀凹陷或凸狀凹陷。此外，第一精細結構被設計成而使得凹狀結構 元件及凸狀結構元件係交替地配置或第二精細結構被設計成而使得凹狀凹陷及凸狀凹陷係交替地配置。
由於結構元件或凹陷之凸狀或凹狀幾何形狀，因此其形成一高起部分或一凹部。在箔片狀材料之一側上之高起部分在此面對應於在箔片狀材料之另一側上之凹部且反之亦然。一替代配置因此可以被理解為，當在箔片狀材料之一側上之相鄰高起部分與凹部界接時在另一側上之兩個凹部會與高起部分界接。此外，一替代配置被理解，使得凹狀結構元件經常接著凸狀結構元件作為一直接相鄰且反之亦然。一凹狀凹陷經常接著經由凸狀凹陷而作為一直接相鄰且反之亦然。
結構元件可以藉由高起部分或凹部形成通道，而且可以例如具有相對於蒸餾塔軸線對稱地配置之相交通道。在這方面，結構元件之高度(即高起部分之高度或凹部之深度)可以係例如大於箔片厚度。由結構元件所形成之第一精細結構可以例如在正面及背面上可以係相同的。在箔片狀材料之一側上形成作為凹部之結構元件在此方面可以例如相對於在相對置地設置的側邊上之升高部分。
由於第一及第二精細結構，通道可以形成在凸狀及凹狀結構元件或凹陷之間，且流體可以例如沿著在毛細作用及重力影響下之通道被均勻地分佈在填料層上方。流體可以在通道交叉點處從一通道溢出至另一通道，使得達到一良好的交叉混合。由於流體在依照本發明之填料層上方之對稱逕流，因此沒有多餘的邊際效應並且發生會降低液體 及氣體相之間的質量傳遞或熱傳遞。
如在實實際上已有驚人發現，依照本發明所形成之填料層包括第一及第二精細結構，其亦具有用於流體之理想質量傳遞或熱傳遞的貧乏地潤濕流體(例如水)及貧乏地可濕性材料(諸如不銹鋼)。凹狀結構元件或凹狀凹陷係充滿流體，由於表面張力而產生傾向於收集之中央區域。流體具有在凸狀背面上返回移動及離開表面乾燥的傾向。第一及第二精細結構因此堤升在箔片狀材料之表面上之流體傳遞，從而顯著地促成傳遞程序。
在本發明之一實施例中，至少一個凹陷具有周邊邊緣及/或周邊邊緣具有至少一個穿孔。凹陷之周邊邊緣可以例如被組構成封閉環形衝壓，即在封閉環形衝壓中作為具有凹部之高起部分。然而，該周邊邊緣亦可以包括一穿孔，而流體在高起部分處可以有利地分成兩個部分流動，其提升表面之潤濕，而材料同時被維持作為一表面。穿孔應被理解為周邊邊緣之交叉，使得周邊邊緣例如不是一封閉周邊邊緣。環形衝壓之背面作用略有不同。液體在此收集於封閉環形衝壓之一個凹部中且讓其在另一凹部上離開。穿孔在此方面有利地提升液體透過周邊邊緣通過至凹陷之內部中。
在本發明之一實施例中，捲曲型樣係在第一及第二精細結構上重疊且該捲曲型樣形成相鄰流動通道。捲曲型樣可以被理解為一箔片，例如一鋸齒狀箔片外觀，特別係鰭片。捲曲型樣可以包括規律地及/或不規律地替代箔片。 箔片可以具有一致的振幅(即高度或深度)，而且在比喻的意義上可以具有相同波長(即可以具有相同間距)。捲曲型樣可以具有一振幅，例如4至46mm，特別係6.5至15mm，且可以具有7至90mm(特別係10至37mm)之波長。摺疊角度(即在蒸餾塔軸線及鰭片方向之間的角度)可以達到例如0至60度，較佳地係20至50度且尤其較佳地係30至45度。捲曲型樣因此形成波峰及波谷，而波谷在箔片狀材料之各自側邊上被組構成流動通道。捲曲型樣之鰭片亦可以具有沿著填料層之表面的一S形方向。一S形方向可以被理解為例如鰭片之方向，其之一鰭片末端平行於蒸餾塔軸線延伸，且其之中間鰭片部分係藉由30至60度之角度朝向蒸餾塔軸線傾斜且其之另一鰭片末端再次平行於蒸餾塔軸線延伸。在結構性填料中之壓力損失可以有利地藉此而最小化。另一優點係填料層之另一結構因而存在，其允許流體態之一理想流動以及一理想質量傳遞。捲曲型樣大致上具有氣態散佈的作用，尤其係氣體或蒸氣。
捲曲型樣形成已命名之相交通道結構。在此方面，一通道對應於捲曲型樣之波谷。此外，捲曲型樣可以相對於垂直而傾斜，其較佳地對應於蒸餾塔軸線。蒸餾塔軸線係處於操作狀態中，即當填料層被安裝在結構性填料且結構性填料被安裝在質量傳遞裝置中，例如一蒸餾塔係垂直於質量傳遞裝置。直接相鄰填料層之捲曲型樣(尤其係結構性填料)可以在一相反方向(例如相對於蒸餾塔軸線)上 傾斜。再者，捲曲型樣可以在彼此間距處容納填料層(例如用結構性填料)或可以形成用於氣體之開放流動通道。
在本發明之實施例中，填料層包括複數個切口。該切口被設計及配置成使得其形成一第三精細結構，而相鄰切口具有一第三間距。該第三間距不同於該第一間距且不同於該第二間距；該第三間距係較佳地大於該第一及第二間距。此外，切口(尤其係第三精細結構)被組構成開孔。
依照本發明具有切口(例如開孔或狹縫)之填料層之組合使得壓力補償可以發生，且一平衡可以在填料層之間被採用係一優點。切口可以係非常小的，較佳地係如此的小而使其可以使用衝壓機器以如第一及第二精細結構之相同處理步驟被製造。切口亦可以被認為係填料層之一部分，例如僅在填料層之上方及/或中間區域中。切口亦可以在捲曲型樣處對準；例如開孔或狹縫可以橫向於捲曲型樣對準。
依照本發明之填料層亦可以係結構性填料之部分，其包括複數個填料層(實際上係平行填料層)，而相鄰填料層彼此接觸且相鄰填料層之流動通道以一敞開方式相交。彼此分離之相交通道之未折疊金屬薄片亦可以在相鄰填料層之間被引入。在流體之間用於質量傳遞之介質包括兩個流體相(例如被理解成結構性填料)。結構性填料被用於質量傳遞裝置。該質量傳遞裝置實際上可以被設計成可以被使用之蒸餾塔，例如用於吸收或去吸附，較佳地用於精餾或用於萃取。
在這些程序中，較不濃稠流體態(例如蒸氣或氣體)沿著蒸餾塔軸線向上流動。較濃稠流體態(例如液體)向下回流之流動在填料層之表面上方作為滴流薄膜，且在特定情況下亦向下及/或向上作為微滴。特定成份之傳遞(例如高揮發性及低揮發性)產生於混合物中向上及向下流動流體態之間且產生熱交換。在蒸餾時，例如較濃稠流體態被收集在蒸餾塔之貯槽中並且有至少部分的蒸發使得其再次升起通過蒸餾塔而成為較不濃稠流體態。此較不濃稠流體態在蒸餾塔之頭部處藉由冷卻槽而凝結，且可以再次向下流動成為較濃稠流體態。在貯槽中及蒸餾塔之頭部處，反應物流可以開使始容納在貯槽中高揮發性之較高部分及頭部處之低揮發性之較高部分。欲處理具有高揮發性及低揮發性之流動被引入至蒸餾塔中沿著蒸餾塔的任何地方。進一步的反應物流可以在貯槽及基底之間之其他點處開始。
質量傳遞裝置可以容納複數個結構性填料，該結構性填料可以彼此上下配置且可以例如形成填料床。結構性填料亦可以由模組或個別填料層所組成。模組或個別填料層在此方面可以除了彼此之外藉由一間隔件來隔開。結構性填料可以在蒸餾塔中被配置使得蒸餾塔之質量傳遞部分係充滿至少兩個彼此上下配置之結構性填料，而彼此上下配置之結構性填料之直立填料層之捲曲型樣能夠藉由大約在蒸餾塔軸線之相對於彼此之角度旋轉。同樣地，直立於彼此上方之結構性填料之直立填料層可以藉由大約在蒸餾塔 軸線之相對於彼此之角度旋轉。
結構性填料或填料層之表面可以例如以物質塗覆；例如用於腐蝕保護、用於可潤溼性之改善或作為用於化學反應之觸媒層。
此外，本發明係關於具有複數個彼此上下配置之結構性填料及具有一或多個彼此上下配置之填料之蒸餾塔。此外，結構元件及凹陷可以以用於製造依照本發明之填料層之單一生產運作而被製造。
本發明進一步係關於用於實施在質量傳遞裝置中(實際上係在蒸餾塔中)之較不濃稠流體態及較濃稠流體態之間之質量傳遞及/或熱傳遞之填料層之使用，而較不濃稠流體態係向上流動而較濃稠流體態係向下流動。質量傳遞裝置可容納結構性填料且此結構性填料包括填料層。較濃稠態流動至少部分作為填料層上方之薄膜。
本發明之進一步優點、特徵及細節將由隨附申請專利範圍以及參考實施例及圖式之描述。
1‧‧‧填料層
2‧‧‧結構元件
2a‧‧‧凹狀結構元件
2b‧‧‧凸狀結構元件
3‧‧‧第一精細結構
4‧‧‧凹陷
4a‧‧‧凹狀凹陷
4b‧‧‧凸狀凹陷
5‧‧‧第二精細結構
8‧‧‧周邊邊緣
9‧‧‧穿孔
10‧‧‧捲曲型樣
11‧‧‧流動通道
12‧‧‧第二平行曲線群組
13‧‧‧第四平行曲線群組
14‧‧‧第一平行曲線群組
15‧‧‧第三平行曲線群組
16‧‧‧第一主軸線
17‧‧‧第一副軸線
18‧‧‧第二主軸線
19‧‧‧第二副軸線
20‧‧‧結構性填料
30‧‧‧蒸餾塔
31‧‧‧頭部
32‧‧‧基底
41‧‧‧第一基本單元
51‧‧‧第二基本單元
a‧‧‧第一間距
b‧‧‧第二間距
α‧‧‧交叉角度
β‧‧‧交叉角度
λ‧‧‧旋轉角度
本發明將在以下相關裝置及參照實施例及圖式之程序工程樣態而有更詳細的說明。其展示於示意圖式中：圖1係依照本發明之填料層，其具有依照第一實施例之第一及第二精細結構；圖2a係依照本發明之填料層，其具有第二精細結構，該第二精細結構具有凹陷； 圖2b係依照本發明之填料層，其具有第一精細結構，該第一精細結構具有結構元件；圖2c係依照本發明之填料層，其具有第一精細結構，該第一精細結構具有凹溝作為結構元件；圖3a係依照本發明之填料層具有依照第二實施例之第一及第二精細結構之示意圖；圖3b係依照本發明之填料層具有第一及第二精細結構作為平行曲線群組之示意圖；圖4a係第一精細結構之第一及第三曲線群組及其交叉角度α之示意圖；圖4b係第二精細結構之第二及第四曲線群組及其交叉角度β之示意圖；圖4c係第一精細結構之第一主軸線及第二精細結構之第二主軸線及其旋轉角度λ之示意圖；圖5係穿過依照本發明之填料層之剖面具有依照本發明之第三實施例之第一及第二精細結構之示意圖；圖6a係在第一點狀網格中之第一精細結構之第一基本單元之示意圖；圖6b係在第二點狀網格中之第二精細結構之第二基本單元之示意圖；圖6c係第一基本單元及第二基本單元及夾角φ之示意圖；圖7A至7F係第二精細結構之凹陷之實施例變化形式； 圖8係依照本發明具有結構性填料及填料層之蒸餾塔之示意圖；及圖9係依照本發明之依照第四實施例之複數個填料層。
圖1展示依照本發明之填料層1，其具有一第一精細結構3及依照第一實施例之第二精細結構5。該第一精細結構及該第二精細結構係位在相同位置。第一精細結構3係由複數個結構元件2所形成，其中凸狀結構元件2b及凹狀結構元件2a具有錐狀的幾何形狀。相鄰結構元件具有第一間距a，其中該第一間距a對應於兩個直接相鄰結構元件2之幾何重心之間距。再者，圖1展示由複數個凹陷4所形成之第二精細結構5，且該凹陷4同樣具有凸狀凹陷4b及凹狀凹陷4a以及一大約圓柱狀幾何形狀。相鄰凹陷具有第二間距b，其中該第二間距b對應於兩個直接相鄰凹陷4之幾何重心之間距。
此外，第一及第二精細結構3、5形成第一及第二點狀網格。第一點狀網格之一點對應於結構元件2，其中四個直接相鄰結構元件2形成第一基本單元41。第二點狀網格之一點同樣地對應於凹陷4，該凹陷4具有四個直接相鄰凹陷4形成第二基本單元51。在此示意圖中，第一基本單元41及第二基本單元51具有一矩形或平行四邊形基底表面，且第一及第二基本單元41、51係藉由相對於 彼此之旋轉角度λ旋轉，藉此產生第一及第二精細結構3、5之旋轉。
在圖1之示意圖中，展示一第一平行曲線群組14、一第三平行曲線群組15，並且亦展示一第二平行曲線群組12及一第四平行曲線群組13。在這方面，第一曲線群組14形成第一主軸線16，而且第三曲線群組15形成第一精細結構3之第一副軸線17。第二曲線群組12同樣地形成第二精細結構5之第二主軸線18，而且第四曲線群組13形成第二精細結構5之第二副軸線19。結構元件2各別沿著第一及第三平行曲線群組14、15之一直線配置。一角度α係包括在在第一主軸線16及第一副軸線17之間且對應於在第一及第三平行曲線群組織交叉點處之所包括較小夾角。凹陷4亦各別沿著第二及第四平行曲線群組12、13之一直線配置。對應於較小夾角之角度β係夾在第一主軸線18及第一副軸線19之間。較小交叉角度λ夾在對應於第一及第二精細結構3、5之旋轉角度λ之第一及第二主軸線之間。
圖2a展示依照本發明之填料層1，其具第二精細結構5及依照圖1之凹陷4。凹陷4係凸狀凹陷4b，但亦可以具有凹狀幾何形狀(即可以係凹狀凹陷(未圖示))。凹陷4因此僅在圖2a中之箔片狀材料之一個方向上形成作為高起部分。相鄰凹陷4具有第二間距b。
圖2a展示依照本發明之填料層1，其具有第一精細結構3及依照圖1之結構元件2。該結構元件2具有凹狀 結構元件2a，而且凸狀結構元件2b被設計成及配置使得其形成第一精細結構3。相鄰結構元件2如投影圖中所示具有第一間距a。第一平行曲線群組14及第三平行曲線群組15形成包含角度α之第一精細結構3之第一主軸線16及第一副軸線17。此外，在結構元件之W形狀將示意性地展示於投影圖中。
圖2c展示依照本發明之填料層1，其具有第一精細結構3，該填料層1具有結構元件2，而該結構元件2係凹溝。在結構元件2之間的間距對應於第一間距a。結構元件2係沿著第一平行曲線群組14對準，其亦同時形成第一主軸線16。
圖3a展示依照本發明之填料層1，其具有依照第二實施例之第一及第二精細結構3、5。該第一精細結構及該第二精細結構係位在相同位置。在這方面，五個凹陷4被配置成一W形狀(以虛線示意性地表示)，其形成第二精細結構之一基本結構。凹陷4係凹狀及凸狀凹陷4a、4b，其係交替地配置。然而，凹陷4可以僅係凹狀凹陷4a或僅係凸狀凹陷4b或不規則地交替的凹狀及凸狀凹陷4a,4b(即高起部分或凹部)。此外，第一精細結構3可以看出其係同樣地藉由被配置成W形狀(未圖示)之五個結構元件3所形成。在此較佳第二實施例中，以一象徵含意之第一精細結構3之結構元件2及第二精細結構5之凹陷4形成第一及第二週期點狀網格。在這方面，第一週期點狀網格之一點對應於結構元件2，而且第二週期點 狀網格之一點對應於凹陷4。
圖3b展示依照本發明之填料層1，其具有如依照圖3a之點狀網格之第一及第二精細結構3、5之示意圖。在這方面，展示第一基本單元41，其係由四個第一精細結構3之各自直接相鄰點所形成；且展示第二基本單元51，其係由四個第二精細結構5之各自接相鄰點所形成。第一及第二基本單元41、51具有一平行四邊形的基底表面。
圖4a展示第一精細結構3之第一平行曲線群組14及第三平行曲線群組15以及其交叉角度α之示意圖。第一曲線群組14在此方面形成第一精細結構之第一主軸線16，且第三曲線群組15形成第一精細結構3之第一副軸線17。結構元件(未圖示)各別沿著第一及第三平行曲線群組14、15之一直線配置。四個角度產生用於兩個各自曲線群組之角度，兩個相對設置之角度各係全等的。相對於較小夾角之角度α係夾在第一主軸線16及第一副軸線17之間。一較大角度(亦稱為第二角度)接著由180°-α的差而產生。
圖4b展示第二精細結構5之第二平行曲線群組12及第四平行曲線群組13且亦展示一角度β之示意圖。在此方面之第二曲線群組12形成第二精細結構5之第二主軸線18，而且第四曲線群組13形成第二精細結構5之第二副軸線19。凹陷(未圖示)各自沿著第二及第四平行曲線群組12、13之一直線配置。四個角度產生用於兩個各 自曲線群組之角度，兩個相對設置之角度各係全等的。相對於較小夾角之角度β係夾在第一主軸線18及第一副軸線19之間。一較大角度(亦稱為第二角度)接著由180°-β的差而產生。
圖4c展示第一精細結構3之第一主軸線16及第二精細結構5之第二主軸線18及其旋轉角度λ之示意圖。夾在第一及第二主軸線16、18之間的較小交叉角度λ對應於第一及第二精細結構3、5之旋轉角度λ。
圖5展示穿過依照本發明之填料層1之剖面，其具有依照本發明之第三實施例之第一及第二精細結構3、5之示意圖。該第一精細結構及該第二精細結構係位在相同位置。第二精細結構3、5展示各自結構元件2、2a、2b及凹陷4、4a、4b。凹狀結構元件2a及凹陷4a兩者以及凸狀結構元件2b及凹陷4b被展示。結構元件2及凹陷4被設計成為無開孔式。凹陷4係經組構成大致上環形且主要作為圖5中之完全封閉圓柱體。然而、凹陷4亦可以經組構成環形且形成一開放圓柱體或亦可以經組構成環形作為一完全封閉圓柱體(未圖示)。再者，凹陷4之縱向尺寸L、L’以及結構元件2之縱向尺寸L”及凹陷之高度H及結構元件之高度h被展示。
在圖6a中，第一精細結構3之第一基本單元41以一第一點狀網格示意性地展示。凹狀結構元件2a及凸狀結構元件2b兩者被展示。圖6b展示第二精細結構5之第二點狀網格中第二基本單元51之類比示意圖。凹狀凹陷4a 及凸狀凹陷4b亦在此被展示。在圖6c中，由第一基本單元41及第二基本單元51所夾之角度φ被示意性地展示。在此示意圖中，第一基本單元及第二基本單元51具有平行四邊形的基底表面，且第一及第二基本單元41、51相對於彼此藉由旋轉角度φ而旋轉，藉此產生第一及第二精細結構3、5之旋轉。
圖7a可以依照根據圖5之一實施例被組構。圖7b展示具有周邊邊緣8之凹陷4，而周邊邊緣8具有複數個穿孔9。圖7c展示部分地被定位在填料層1之正面及背面上之凹陷4。圖7d展示具有狹縫狀穿孔之凹陷4。圖7e展示具有穿孔及相鄰於穿孔之凸部的凹陷4。圖7f展示具有狹縫狀穿孔且被部分地定位在填料層1之正面及背面上之凹陷4。
圖8展示包括形成結構性填料且依次包括複數個填料層1之結構性填料20之若干層的蒸餾塔30。該結構性填料20包括複數個填料層1，其彼此係有規律地重複幾何形狀關係。相鄰填料層1之間距可以被選擇作為此幾何形狀關係之一實例。依照幾何形狀關係，相鄰填料層1彼此之間距可以週期性地採用相同的值，使得結構係由有由相同或至少週期性地相同間距之特徵之填料層1之總合所引起。週期性係在總結構性填料20中被發現，結構性填料20藉此被賦予一規律結構。該結構實際上可以被組構作為一波形剖面。
與此相反，塊狀填充體填料包括塊狀填充體(即相同 幾何結構之元件)，然而，每個塊狀填充體能夠具有任何所需間距且相對於相鄰塊狀填充體定向，使得這些週期性間距不一定係可識別的。塊狀填充體被引入至蒸餾塔作為裝填物。其在蒸餾塔基底上形成堆積。該堆積的特徵係個別塊狀填充體之隨機配置。
填料層1包括具有波形剖面之薄壁元件。該波形剖面特徵係高起部分之週期性地重複順序(即波峰)及谷狀凹部(即波谷)。此波形剖面實際上可製成具有尖銳地收斂邊緣之鋸齒狀剖面之摺疊。填料層相對於彼此配置，使得兩個相鄰填料層之波形剖面係在相對於流動之主要方向之角度傾斜。相鄰填料層1之波形剖面係相對於彼此交叉配置。
以下說明適用於依照圖8之結構性填料20之兩個相鄰填料層1：第一填料層係相鄰於第二填料層配置。第一填料層及第二填料層包括薄片金屬或金屬結構之箔片狀材料，但其亦可替代地係塑膠或陶瓷材料之箔片狀材料。箔片狀材料可以在此方面包括總填料層，但亦可以僅形成其之一部分。箔片狀材料可以具有包括一波形剖面之板片的形式，實際上，一鋸齒剖面或一波形剖面具有修圓峰部及谷底。箔片狀材料可以具有塑膠或陶瓷材料之塗層，以使填料層朝向化學影響(諸如腐蝕或溫度影響(諸如溫度)或機械影響(諸如更持久的壓力)或改良可潤溼性)之抵抗。
圖8中之填料層1以一視圖被展示，其展示結構性填 料20之第一表面之細節。結構性填料20之第一表面係大致上法向於流動之主要方向配置。流動方向被稱為主要流動方向，其中一更容易揮發性流體(實際上係一氣體)向上流動(即在蒸餾塔30之頭部31之方向上)，在蒸餾塔中沒有安裝。此外，相對方向亦可以被定義為流動之主要方向。在此情況中，流動之主要方向對應於難揮發性流體(即通常係液體)流動通過沒有安裝蒸餾塔之方向(即沿著蒸餾塔30之基底32之方向自由落下)。在結構性填料20中，由於該流動係藉由結構性填料之填料層1而偏斜，因此流動之方向局部地從主要流動方向偏離。
結構性填料20之填料層1具有一波形剖面，該波形剖面具有複數個開放通道，流動通道11(見圖9)係藉由波形剖面而形成。流動通道11包括第一波谷、第一波峰及第二波峰。第一波峰及第二波峰界定第一波谷。第一波峰及第二波峰具有第一頂點及第二頂點。第一波谷具有一底谷。頂點之至少一部分可以被製成作為一邊緣。至少一些波谷可以被製成V形狀。在波谷基底及頂點之間的正常間距係大致上相同於層之波峰。
圖9展示依照本發明之依照第四實施例之複數個填料層。填料層1包括被設計及配置之複數個結構元件2及複數個凹陷4，使得其形成第一精細結構3及第二精細結構5。第一及第二精細結構將填料層1之底端延伸至填料層1之頂端或至相鄰於底端或頂端之側邊邊緣。結構元件2在此方面被組構成作為一凹狀結構元件2a或一凹狀結構 元件2b。凹陷4同樣地被組構作為一凹狀凹陷4a或一凸狀凹陷4b。捲曲型樣10被重疊在圖1中所示具有第一及第二精細結構3、5之填料層上。捲曲型樣10具有鰭片，該鰭片具有複數個峰及谷，而捲曲型樣10之波谷被設計成相鄰流動通道11。填料層1被依序展示，其中其以列配置或彼此放置並且組合以形成結構性填料20，且插入至蒸餾塔30之填料底層。該填料底層作為包括複數個彼此上下設置之結構性填料20之規則。在此方面，結構性填料20以下藉由一角度(例如90°)而彼此大約在蒸餾塔軸線處偏移。
1‧‧‧填料層
2‧‧‧結構元件
2a‧‧‧凹狀結構元件
2b‧‧‧凸狀結構元件
3‧‧‧第一精細結構
4‧‧‧凹陷
4a‧‧‧凹狀凹陷
4b‧‧‧凸狀凹陷
5‧‧‧第二精細結構
12‧‧‧第二平行曲線群組
13‧‧‧第四平行曲線群組
14‧‧‧第一平行曲線群組
15‧‧‧第三平行曲線群組
16‧‧‧第一主軸線
17‧‧‧第一副軸線
18‧‧‧第二主軸線
19‧‧‧第二副軸線
41‧‧‧第一基本單元
51‧‧‧第二基本單元
a‧‧‧第一間距
b‧‧‧第二間距
α‧‧‧交叉角度
β‧‧‧交叉角度
λ‧‧‧旋轉角度

Claims (17)

  1. 一種用於結構性填料(20)之填料層，其中該填料層(1)包括複數個結構元件(2)且該等結構元件(2)被設計及配置成使得其等形成第一精細結構(3)，且其中相鄰的結構元件(2)具有第一間距(a)，其中該填料層(1)包括複數個凹陷(4)，該等凹陷被設計及配置成使得其等形成第二精細結構(5)，且其中相鄰凹陷(4)具有第二間距(b)，其特徵在於，該結構元件(2)及該凹陷(4)被設計成為無開孔式。
  2. 如申請專利範圍第1項之填料層，其中該第一間距(a)不同於該第二間距(b)，其中該第二間距(b)大於該第一間距(a)。
  3. 如申請專利範圍第1項之填料層，其中該第一間距(a)不同於該第二間距(b)，其中該第二間距(b)係該第一間距(a)之尺寸的兩倍。
  4. 如申請專利範圍第1項之填料層，其中該填料層(1)被設計成無開孔式。
  5. 如申請專利範圍第1項之填料層，其中該第一精細結構(3)之該結構元件(2)係沿著第一平行曲線群組而配置，且該第二精細結構(5)之該凹陷(4)係沿著第二平行曲線群組而配置，其中該第一曲線群組及該第二曲線群組係相對於彼此以一旋轉角度λ而配置。
  6. 如申請專利範圍第1項之填料層，其中該第二間距(b)的尺寸係該等凹陷(4)中之一者的縱向尺寸的至 少兩倍。
  7. 如申請專利範圍第1項之填料層，其中結構元件(2)被組構為凹狀結構元件(2a)或被組構為凸狀結構元件(2b)，或凹陷(4)被組構為凹狀凹陷(4a)或凸狀凹陷(4b)。
  8. 如申請專利範圍第7項之填料層，其中該第一精細結構(3)被設計成而使得凹狀結構元件(2a)及凸狀結構元件(2b)係交替地配置或該第二精細結構(5)被設計成而使得凹狀凹陷(4a)及凸狀凹陷(4b)係交替地配置。
  9. 如申請專利範圍第1項之填料層，其中至少一個凹陷(4)具有周邊邊緣(8)。
  10. 如申請專利範圍第9項之填料層，其中該周邊邊緣(8)具有至少一個穿孔(9)。
  11. 如申請專利範圍第1項之填料層，其中捲曲型樣(10)係重疊在該第一及第二精細結構(3、5)上，且其中該捲曲型樣(10)形成相鄰流動通道(11)。
  12. 如申請專利範圍第1項之填料層，其中該填料層(1)包括複數個切口且該等切口被設計及配置成使得其等形成第三精細結構，其中相鄰切口具有第三間距。
  13. 如申請專利範圍第12項之填料層，其中該第三間距不同於該第一間距(a)且不同於該第二間距(b)，其中該第三間距係較佳地大於該第一及第三間距(a、b)。
  14. 如申請專利範圍第12項之填料層，其中該等切口係形成為開孔。
  15. 一種結構性填料(20)，其包括複數個填料層(1)，其中至少一個填料層係依照申請專利範圍第11項而設計，其中相鄰填料層(1)彼此接觸且相鄰填料層(1)之該流動通道(11)係以敞開方式相交。
  16. 一種蒸餾塔(30)，其具有複數個結構性填料(20)彼此上下配置且其中至少一個結構性填料係依照申請專利範圍第15項而設計。
  17. 一種依照申請專利範圍第1至14項中任一項之填料層的用途，用於在質量傳遞裝置中於較不濃稠流體態與較濃稠流體態之間實施質量傳遞及/或熱傳遞，且該較不濃稠流體態係向上流動而該較濃稠流體態係向下流動，其中該質量傳遞裝置包含結構性填料且該結構性填料包括該填料層，且其中該較濃稠態係至少部分地如薄膜般於該填料層上流動。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU168655U1 (ru) * 2016-08-09 2017-02-14 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ноябрьск" Массообменная секция выветривателя
US10953382B2 (en) * 2017-06-09 2021-03-23 Koch-Glitsch, Lp Structured packing module for mass transfer columns
CN107596870B (zh) * 2017-10-30 2023-07-07 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 一种海水烟气脱硫吸收塔
EP3808447A1 (en) 2019-10-14 2021-04-21 Sulzer Management AG Plant and process for efficiently producing a structured cross-channel packing element
EP3808446A1 (en) 2019-10-14 2021-04-21 Sulzer Management AG Structured cross-channel packing element with reduced material requirement
EP3808445A1 (en) 2019-10-14 2021-04-21 Sulzer Management AG Structured packing element with reduced material requirement
CN115193083A (zh) * 2022-09-15 2022-10-18 联仕(昆山)化学材料有限公司 一种用于丙酮纯化的蒸馏塔

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL131987C (zh) 1962-07-31
US3281307A (en) * 1962-11-05 1966-10-25 Dow Chemical Co Packing
DE2357632B2 (de) * 1973-11-19 1976-03-18 Alkor-Oerlikon Plastic Gmbh, 8090 Wasserburg Verwendung eines aus blaeschenfolie bestehenden koerpers als fuellkoerper fuer reaktionsraeume
CH608380A5 (en) 1976-01-16 1979-01-15 Sulzer Ag Packing body in rectifying columns
CH618006A5 (zh) * 1977-05-12 1980-06-30 Sulzer Ag
CH617357A5 (zh) 1977-05-12 1980-05-30 Sulzer Ag
FR2468404A1 (fr) * 1979-10-26 1981-05-08 Hamon Sobelco Sa Feuille de ruissellement pour dispositif de garnissage d'installation de mise en contact de liquide et de gaz
DE3239510A1 (de) * 1982-10-26 1984-04-26 Julius Montz Gmbh, 4010 Hilden Packung fuer eine austauschkolonne
US4604247A (en) 1983-06-21 1986-08-05 Glitsch, Inc. Tower packing material and method
US4673538A (en) 1984-05-04 1987-06-16 Toschi Produktions-Gesellschaft Mbh Cooling tower panel from fiber concrete or similar material
IT8423267V0 (it) * 1984-09-21 1984-09-21 Bs Smogless S P A Riempimento plastico modulare per il trattamento biologico delle acque reflue mediante percolazioni.
CH664091A5 (de) 1985-01-30 1988-02-15 Sulzer Ag Packungskoerper aus duennem, folienartigen material fuer stoff- und waermeaustauschkolonnen zwischen fluessigen und gasfoermigen phasen.
DE3515300A1 (de) * 1985-04-27 1986-10-30 Gerd Dr Wilhelm Pyramidenpackung fuer die verfahrenstechnik
US4676934A (en) 1985-09-27 1987-06-30 Jaeger Products, Inc. Structured WV packing elements
US4668443A (en) * 1985-11-25 1987-05-26 Brentwood Industries, Inc. Contact bodies
US4670197A (en) * 1986-08-29 1987-06-02 Custodis-Ecodyne Gas/liquid contact apparatus
US5876638A (en) * 1996-05-14 1999-03-02 Air Products And Chemicals, Inc. Structured packing element with bi-directional surface texture and a mass and heat transfer process using such packing element
RU5734U1 (ru) * 1997-05-22 1998-01-16 Юрий Николаевич Лебедев Структурированная насадка
EP1029588B2 (de) 1999-02-12 2007-09-05 Sulzer Chemtech AG Füllkörper mit Kreuzkanalstruktur
US6357728B1 (en) 1999-03-15 2002-03-19 Air Products And Chemicals, Inc. Optimal corrugated structured packing
US6478290B2 (en) 1999-12-09 2002-11-12 Praxair Technology, Inc. Packing for mass transfer column
EP1145761B1 (de) 2000-04-04 2003-12-10 Sulzer Chemtech AG Geordnete Kolonnenpackung mit einer Feinstrukturierung
ATE255953T1 (de) * 2000-04-04 2003-12-15 Sulzer Chemtech Ag Geordnete kolonnenpackung mit einer feinstrukturierung
DE10031119A1 (de) 2000-06-30 2002-01-10 Basf Ag Packungen für Wärme und Stoffaustauschkolonnen
NL1019357C1 (nl) * 2001-11-13 2003-05-14 J A Niemeijer B V Vulpakket en biologische reinigingsmiddelen voorzien van een dergelijk vulpakket.
WO2004030809A1 (en) * 2002-10-03 2004-04-15 Koch-Glitsch, Lp Structured packing plate and element and method of fabricating same
TWI351306B (en) 2003-05-16 2011-11-01 Sulzer Chemtech Ag Method of mass transfer of a material or heat
US7267329B2 (en) * 2005-07-27 2007-09-11 Air Products And Chemicals, Inc. Alternating conventional and high capacity packing within the same section of an exchange column
DE502006000360D1 (de) * 2006-03-15 2008-04-03 Basf Ag Gewebepackung
US7491325B2 (en) * 2006-10-20 2009-02-17 Brentwood Industries, Inc. Biological treatment system and assembly
FR2939339B1 (fr) * 2008-12-04 2011-03-18 Air Liquide Procede et dispositif de fabrication d'une onde de garnissage structure, et appareil de traitement de fluides correspondant
EP2230011B1 (de) * 2009-03-18 2020-03-25 Sulzer Management AG Struckturierte Packung
MX2011009725A (es) * 2009-03-18 2011-10-14 Sulzer Chemtech Ag Dispositivo intercambiador de materia teniendo empaquetadura estructurada.
EP2311556A1 (de) 2009-10-07 2011-04-20 T & R engineering GmbH Gewebepackung
JP5794775B2 (ja) * 2010-12-09 2015-10-14 三菱重工業株式会社 気液接触板、気液接触積層ブロック体、気液接触積層構造体及びガス浄化装置
AU2012344254A1 (en) * 2011-11-29 2014-04-10 Sulzer Chemtech Ag A method and an apparatus for the absorption of carbon dioxide

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US10376860B2 (en) 2019-08-13
RU2670899C9 (ru) 2018-12-12
US20160121297A1 (en) 2016-05-05
KR20160016839A (ko) 2016-02-15
EP3003550A1 (de) 2016-04-13

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